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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Markieren und Sortieren von Reifen sowie zum Wechseln von Prüffelgen für die Reifen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines Roboters.
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Es ist bekannt, dass Fahrzeugreifen zur Ermittlung diverser Kennwerte in einer Reifenprüfmaschine, auch Reifenprüfstand genannt, einer strengen Prüfung unterzogen werden, wobei insbesondere Unwuchten, die Gleichförmigkeit, der Konuswert und die Geometrie des Reifens gemessen werden. Die ermittelten Kennwerte werden als Markierungen, z. B. als Farbpunkte am Reifen angebracht und kennzeichnen die Reifen nach Qualitätsstufen.
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Durch die
EP 2 816 338 A1 wurde eine Reifenprüfmaschine bekannt, auf welcher Reifentests durchgeführt werden. Die Reifenprüfmaschine umfasst senkrecht und koaxial angeordnete untere und obere Spindeln, an welchen jeweils eine untere Prüffelgenhälfte und eine obere Prüffelgenhälfte befestigbar sind. Der zu prüfende Reifen wird zwischen den Prüffelgenhälften eingespannt und zwecks Prüfung in Rotation versetzt. Die Reifenprüfmaschine weist ferner eine bewegliche Lauftrommel auf, welche zwecks Erzeugung eines Anpressdruckes an den zu prüfenden Reifen anpressbar ist. Schließlich umfasst die Reifenprüfmaschine diverse Fördereinrichtungen für den Transport des Reifens, nämlich eine Einfördereinrichtung, eine im Bereich der Prüffelgenhälften angeordnete zentrale Fördereinrichtung sowie eine Ausfördereinrichtung.
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Durch die
WO 2015/086187 A1 wurde ein Verfahren zum automatischen Markieren eines Reifens bekannt, wobei der Reifen bereits eine Reifenprüfmaschine verlassen hat und einer Fördereinrichtung einer Markierstation zugeführt ist. In der Reifenprüf- oder Messmaschine wird ein spezieller Reifenkennwert, hier der Hochpunkt eines Fahrzeugreifens, dessen Lage vom Drehwinkel abhängig ist, gemessen. Der zu markierende Reifen wird der Markierstation, welche der Messmaschine direkt nachgeordnet ist, auf direktem Wege über Förderbänder zugeführt.
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Ein der Erfindung zu Grunde liegendes Problem besteht darin, die der Reifenprüfung durch die Reifenprüfmaschine nachgeordneten Arbeitsschritte, insbesondere das Markieren und Sortieren der Reifen mit möglichst geringem Vorrichtungsaufwand und geringen Durchlaufzeiten durchführen zu können.
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Das Problem der Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche 1, 7 und 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist bei einem Verfahren zum Markieren und Sortieren von Reifen und/oder zum Wechseln von Prüffelgen für die Reifen vorgesehen, dass die Tätigkeiten oder Arbeitsschritte, welche für das Markieren, Sortieren und/oder das Wechseln erforderlich sind, durch einen an sich bekannten Roboter ausgeführt werden. Durch die Verwendung eines Roboters für das Handling oder die Handhabung des Reifens und/oder der Prüffelgen ergeben sich vereinfachte Vorrichtungen, beispielsweise eine vereinfachte Markierstation. Darüber hinaus ergibt sich ein schnellerer Durchlauf des geprüften Reifens von der Reifenprüfmaschine zur Markierstation und zur Sortierstation. Ferner bietet die Verwendung des Roboters den Vorteil, dass auch andere, den Reifen nicht direkt betreffende Arbeitsschritte, beispielsweise das Wechseln der Prüffelgen vom Roboter durchgeführt werden können. Das Wechseln der Prüffelgen, welche jeweils aus einer oberen und einer unteren Prüffelgenhälfte bestehen, erfolgt unabhängig von Markier- und Sortiervorgang, d. h. dann, wenn ein Reifen mit einer anderen Größe in der Reifenprüfmaschine geprüft werden soll. In diesem Falle tauscht der Roboter die alten aufgespannten Prüffelgenhälften gegen neue Prüffelgenhälften mit anderem Durchmesser aus.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Markieren durch Anbringen von Markierungen. z. B. Farbpunkten auf der Reifenoberfläche, insbesondere auf den Seitenwänden des Reifens. Die Markierungen entsprechen Kennwerten, die in der Reifenprüfmaschine ermittelt wurden und bestimmte Qualitätsstufen bezeichnen. Die Qualitätsstufen sind maßgebend für die anschließende Sortierung. Der Roboter führt den Reifen direkt zur Markierstation, hält den Reifen positionsgenau während des Markiervorganges durch eine Markiereinrichtung und führt den fertig markierten Reifen anschließend zur Sortierstation.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sortiert der Roboter die markierten Reifen durch Ablegen der Reifen auf einer ausgewählten Fördereinrichtung; jeder Qualitätsstufe des Reifens ist eine eigene Fördereinrichtung, z. B. eine Rollenbahn zugeordnet, auf welcher der Roboter den betreffenden Reifen ablegt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Wechseln der Prüffelgen, welche jeweils eine untere und eine obere in der Reifenprüfmaschine montierte Felgenhälfte umfassen, durch den Roboter. Für diese Aufgabe verwendet der Roboter ein spezielles Felgenwechselwerkzeug, mit dem er die Prüffelgen erfassen, demontieren, aus der Reifenprüfmaschine entnehmen und in einem Felgenmagazin ablegen kann. Anschließend entnimmt der Roboter andere Prüffelgenhälften (mit größerem oder kleinerem Durchmesser) aus dem Felgenmagazin und montiert diese in der Reifenprüfmaschine.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der zu markierende Reifen, von der Reifenprüfmaschine bereitgestellt und an den Roboter übergeben. Dieser nimmt den Reifen auf und führt ihn zwecks Markierung einer Markierstation zu.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der markierte Reifen vom Roboter direkt zu einer ausgewählten Fördereinrichtung geführt und auf dieser abgelegt. Die Auswahl der Fördereinrichtung durch den Roboter erfolgt nach der Qualitätsstufe, welche der Reifen erhalten hat.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens eine Reifenprüfmaschine, eine Markierstation, eine Sortierstation, ein Felgenmagazin sowie einen an sich bekannten Roboter mit einem Aktionsradius, innerhalb dessen – zumindest teilweise – die Reifenprüfmaschine, die Markier- und Sortierstation sowie das Felgenmagazin angeordnet sind. Der Roboter befindet sich somit im Aktionszentrum der vorgenannten Einrichtungen. Der für diese Aufgaben verwendete Roboter weist vorzugsweise sechs Achsen auf und ist an sich bekannt. Ein bevorzugter Robotertyp ist am Markt unter der Bezeichnung KR QUAN-TEC Pro vom Hersteller KUKA erhältlich.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reifenprüfmaschine eine Spindel, auf welcher in axialer Richtung verschiebbare Prüffelgenhälften montierbar sind, auf. Zwischen den Prüffelgenhälften wird der zu prüfende Reifen eingespannt und in Rotation versetzt. Zusätzlich weist die Reifenprüfmaschine eine Fördereinrichtung auf, auf welcher der fertig geprüfte Reifen abgelegt wird und damit in den Aktionsbereich des Roboters gelangt. Damit kann der Roboter den fertig geprüften Reifen greifen und den nachfolgenden Stationen zuführen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Markierstation eine Markiereinrichtung, vorzugsweise eine schwenkbare Markiereinrichtung auf, welche an einer Konsole oder Säule befestigt ist. Durch die Verschwenkbarkeit können Markierungen an beiden Seitenwänden des Reifens angebracht werden, ohne dass der Reifen gewendet werden muss. Der Roboter kennt die durch Radius und Umfangswinkel definierte Stelle für die Markierung am Reifen und positioniert den Reifen entsprechend zur Markiereinrichtung. Aufgrund der Verwendung des Roboters kann die Markierstation – im Vergleich zum bekannten Stand der Technik – relativ einfach, beispielsweise ohne aufwendige Hebe- und Reifenwendeeinrichtungen ausgebildet werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sortiereinrichtung diverse Fördereinrichtungen, vorzugsweise Rollenbahnen, wobei jeder Rollenbahn eine bestimmte Qualitätsstufe der geprüften Reifen zugeordnet ist. Die Sortierung erfolgt somit dadurch, dass der Roboter den Reifen auf der Rollenbahn ablegt, welche der Qualitätsstufe des Reifens zugeordnet ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Felgenmagazin als Regal zur Ablage und Entnahme von Prüffelgen, welche aus einer oberen und einer unteren Prüffelgenhälfte bestehen, ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Roboter, bestückt mit einem speziellen Felgenwechselwerkzeug, von der Frontseite her in das Regal eingreifen kann, um die Prüffelgenhälften zu entnehmen oder abzulegen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Roboter sechs Achsen auf und verfügt damit über eine maximale Beweglichkeit und Reichweite, um die vorgenannten Aufgaben des Markierens, Sortierens und Wechselns von Prüffelgen durchführen zu können. Der Roboter ist – wie erwähnt – handelsüblich.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Roboter mit unterschiedlichen Greifwerkzeugen bestückbar, d. h. Greifwerkzeugen, welche an die jeweils durchzuführende Aufgabe angepasst sind. Vorzugsweise ist ein erstes Greifwerkzeug als Drei-Finger-Greifer ausgebildet, welcher von innen in den Reifen greift und sich kraftschlüssig an den Reifenwulst anlegt. Damit kann der Reifen leicht erfasst, von einer zu anderen Station befördert und schließlich wieder abgelegt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein weiteres Greifwerkzeug als Felgenwechselwerkzeug ausgebildet, welches zangenartig ausgebildet ist und die Prüffelgenhälften ergreifen und transportieren kann. Insbesondere ist der Roboter mit dem Felgenwechselwerkzeug in der Lage, die Prüffelgenhälften von der Spindel der Reifenprüfmaschine zu demontieren, zu entfernen, zum Felgenmagazin zu befördern und dort abzulegen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines sechs Achsen aufweisenden, an sich bekannten Roboters für die Handhabung von Reifen, welche von einer Reifenprüfmaschine bereit gestellt werden und einer weiteren Verwendung zugeführt werden sollen. Durch die Verwendung des Roboters können die durchzuführenden Arbeitsschritte und Aufgaben in kürzester Zeit absolviert werden. Darüber hinaus sind die Vorrichtungen, insbesondere die Markierstation wesentlich einfacher, d. h. auch kostengünstiger ausgebildet. Neben den erwähnten Aufgaben wie Markieren, Sortieren und Felgenwechsel kann der Roboter gegebenenfalls auch weitere Tätigkeiten, welche in dieser Arbeitsphase anfallen, z. B. das Etikettieren von Reifen vornehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
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1a eine erfindungsgemäße Robotereinheit zum Markieren und Sortieren von Reifer in einer Ansicht von oben,
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1b die Robotereinheit gemäß 1a in einer Ansicht von vorn,
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1c die Robotereinheit in einer Seitenansicht,
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1d die Robotereinheit in einer 3-D-Darstellung,
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2a die Robotereinheit beim Markieren von Reifen in einer 3-D-Ansicht von vorn,
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2b die Robotereinheit gemäß 2a in einer 3-D-Ansicht von hinten,
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3a die Robotereinheit beim Sortieren von Reifen in einer 3-D-Ansicht von vorn,
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3b die Robotereinheit gemäß 3a in einer 3-D-Ansicht von hinten,
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4a die Robotereinheit beim Wechsel eines Greifwerkzeuges in einer 3-D-Ansicht von vorn,
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4b die Robotereinheit gemäß 4a in einer 3-D-Ansicht von hinten,
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5a die Robotereinheit beim Wechsel von Prüffelgen in einer 3-D-Ansicht von vorn und
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5b die Robotereinheit gemäß 5a in einer 3-D-Ansicht von hinten.
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1a, 1b, 1c und 1d zeigen eine Draufsicht, eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine 3-D-Darstellung einer Vorrichtung zum Markieren und Sortieren von Reifen sowie zum Wechsel von Prüffelgen. 1a zeigt einen Roboter 1, welcher im Zentrum eines Kreises K mit dem Radius r angeordnet ist. Der Radius r wird auch als Aktionsradius des Roboters 1 bezeichnet, welcher drehbar auf einem Podest 1a angeordnet ist und mit seinem Greifarm (ohne Bezugszahl) innerhalb des Kreises K und eines Arbeitsraumes oberhalb des Kreises K agieren kann. Der Roboter 1 weist vorzugsweise sechs Dreh- oder Schwenkachsen (ohne Bezugszahl) auf und verfügt damit über eine maximale Beweglichkeit. Der Roboter 1 ist handelsüblich und wird beispielsweise von dem Hersteller KUKA unter der Bezeichnung KR QUANTEC Pro am Markt angeboten. Innerhalb des Kreises K sind eine teilweise dargestellte Reifenprüfmaschine 2, eine Fördereinrichtung 3, eine Markierstation 4, eine Sortierstation 5 sowie ein Felgenmagazin 6 angeordnet. Die Reifenprüfmaschine 2 umfasst eine antreibbare Spindel 7, auf welcher zwei Prüffelgenhälften 8a, 8b aufgespannt sind, und eine zustellbare Lauftrommel 9. Zwischen den Prüffelgenhälften 8a, 8b kann ein zu prüfender Reifen (hier nicht dargestellt) eingespannt und in Rotation versetzt werden. Die Lauftrommel 9 kann zur Simulation einer Fahrbahn gegen den zu prüfenden, rotierenden Reifen gedrückt werden. Der Roboter 1 weist an seinem äußersten Schwenkarm ein austauschbares Greifwerkzeug, ausgebildet als Drei-Finger-Greifer 10, auf, mittels dessen ein Reifen 11 greifbar und transportierbar ist. Beim Greifen werden die drei Finger radial nach außen gegen den Wulst des Reifens 11 bewegt und zur Erzeugung eines Kraftschlusses angedrückt. Die Markierstation 4 weist eine an sich bekannte Markiereinrichtung 4a auf, welche an einer Konsole 4b, ausgebildet als Doppel-T-Profil 4b, befestigt ist. Die Sortierstation 5 umfasst diverse parallel zueinander angeordnete Fördereinrichtungen, ausgebildet als Rollenbahnen 5a, 5b, 5c, 5d, welche nebeneinander und übereinander angeordnet sind. Das Felgenmagazin 6 ist in Form eines von der Frontseite her zugänglichen Regals ausgebildet, in welchem verschiedene Größen von Prüffelgenhälften 8c, 8d deponiert sind. Zusätzlich können in dem Felgenmagazin 6 weitere Greifwerkzeuge, beispielsweise ein Felgengreifwerkzeug 12, auch Felgenwechselwerkzeug 12 genannt, deponiert werden.
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Der Roboter 1 hat einerseits die Aufgabe, Reifen 11, welche von der Reifenprüfmaschine 2 als fertig geprüfte Reifen 11 auf der Fördereinrichtung 3 bereitgestellt werden, zu markieren, d. h. der Markierstation 4 zuzuführen, und anschließend nach Qualitätsstufen zu sortieren, d. h. der Sortiereinrichtung 5 zuzuführen und auf einer ausgewählten Förderbahn 5a, 5b, 5c oder 5d abzulegen. Darüber hinaus hat der Roboter 1 die Aufgabe, bei Bedarf die Prüffelgenhälften 8a, 8b, welche auf der Spindel 7 aufgespannt sind, gegen andere, z. B. größere oder kleinere Prüffelgenhälften 8c, 8d, welche im Felgenmagazin 6 deponiert sind, auszutauschen. Zwei Prüffelgenhälften bilden jeweils eine Prüffelge für einen Reifen. Für diesen Arbeitsgang erfolgt ein Wechsel des Greifwerkzeuges: Der Drei-Finger-Greifer 10 wird vom Roboter 1 im Felgenmagazin 6 abgelegt und durch das Felgenwechselwerkzeug 12 ersetzt. Die Durchführung der vorgenannten Aufgaben wird im Folgenden anhand der 2a bis 5b näher erläutert.
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2a und 2b zeigen den Roboter 1 beim Markieren eines Reifens 11 in zwei 3-D-Darstellungen in entgegengesetzten Blickrichtungen. Nachdem der Roboter 1 den Reifen 11 von der Fördereinrichtung 3 (1a–1d) aufgenommen hat, führt er den Reifen 11 der Markierstation 4 zu. Dabei wird der Reifen 11 in eine waagerechte Position unterhalb der Markiereinrichtung 4a gebracht und gehalten, so dass eine Markierung auf einer Seitenwand des Reifens 11 angebracht werden kann, z. B. ein Farbpunkt, welcher eine bestimmte Qualitätsstufe des Reifens 11 bezeichnet. Die Stelle, wo die Markierung auf dem Reifen 11 angebracht wird, ist durch einen bestimmten Radius und einen bestimmten Umfangswinkel definiert; der Roboter 1 platziert diese zu markierende Stelle des Reifens 11 im unmittelbaren Aktionsbereich der Markiereinrichtung 4a. Für eine eventuell erforderliche weitere Markierung kann die Markiereinrichtung 4a derart verschwenkt werden, dass auch die andere Reifenseitenwand markiert werden kann. In 2b sind der Reifen 11 und die Markierstation 4 im Vordergrund dargestellt. Der Reifen 11 wird bei diesem Arbeitsgang weiterhin mittels des Drei-Finger-Greifers 10 gehalten und geführt. Im Übrigen ist hier auch der Podest 1a, auf dem der Roboter 1 drehbar angeordnet ist, deutlich erkennbar.
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3a und 3b zeigen den Roboter 1 beim Sortieren eines Reifens 11 – der Arbeitsgang, „Sortieren von Reifen“ folgt auf den in den 2a, 2b dargestellten Arbeitsgang „Markieren von Reifen“. Die Reifen 11 erhalten nach ihrer Prüfung in der Reifenprüfmaschine 2 (1a–1d) eine bestimmte Qualitätsstufe, z. B. A, B, C. Der Roboter 1 erkennt für jeden aufgenommenen Reifen 11 dessen Qualitätsstufe und legt den Reifen 11 auf einer der betreffenden Qualitätsstufe zugeordneten Rollenbahn ab – in 3a wird der Reifen 11 auf der Rollenbahn 5a, repräsentativ für die Qualitätsstufe A, abgelegt und anschließend abtransportiert. In 3b wird der Reifen 11, welcher beispielsweise die Qualitätsstufe B aufweist, auf der zugehörigen Rollenbahn 5b abgelegt und weiter transportiert. Auch dieser Arbeitsgang des Sortierens erfolgt mit Hilfe des Drei-Finger-Greifers 10.
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4a und 4b zeigen den Roboter 1 bei einem Werkzeugwechsel, welcher beispielsweise dann vorgenommen wird, wenn für die Prüfung der Reifen andere Prüffelgen, d. h. mit einer anderen Größe benötigt werden. Gemäß dem in 4a dargestellten Ausführungsbeispiel sollen die auf der Spindel 7 aufgespannten Prüffelgenhälften 8a, 8b gegen andere Prüffelgenhälften getauscht werden. Dazu legt der Roboter 1 das aktuell montierte Greifwerkzeug, den Drei-Finger-Greifer 10, im Felgenmagazin 6 ab und nimmt das Felgenwechselwerkzeug 12, welches im Felgenmagazin 6 deponiert ist, auf. Die Aufnahme des Felgenwechselwerkzeuges 12 ist insbesondere aus 4b erkennbar.
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5a und 5b zeigen den nächsten Arbeitsgang, welcher auf den Werkzeugwechsel folgt, d. h. den Wechsel der Prüffelgen 8a, 8b. In 5a greift der Roboter 1 mittels des zangenartig ausgebildeten Felgenwechselwerkzeuges 12 die obere Prüffelgenhälfte 8a und zieht sie in senkrechter Richtung nach oben von der Spindel 7 ab. Anschließend – was in 5b erkennbar ist – wird die abgezogene Prüffelgenhälfte 8a im Felgenmagazin 6 abgelegt, eine neue Prüffelgenhälfte aus dem Felgenmagazin 6 entnommen und auf die Spindel 7 aufgesetzt. Damit ist es möglich, einen Reifen anderer Abmessung auf der Reifenprüfmaschine 2 (1) zu prüfen. Nach dem Felgenwechsel erfolgt wiederum ein Werkzeugwechsel, d. h. der Roboter 1 nimmt für die nachfolgenden Markier- und Sortiervorgänge wieder den Drei-Finger-Greifer 11 auf, welcher für mehrere Reifengrößen verwendbar ist.
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Der Roboter 1 kann auch – was nicht in der Zeichnung dargestellt ist – zum Etikettieren der Reifen verwendet werden. In einem solchen Fall wird der Reifen vom Roboter – zusätzlich zum Markieren und Sortieren – an einer Etikettierstation vorbeigeführt und mit einem Etikett versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Roboter
- 1a
- Podest
- 2
- Reifenprüfmaschine
- 3
- Fördereinrichtung
- 4
- Markierstation
- 4a
- Markiereinrichtung
- 4b
- Konsole
- 5
- Sortierstation
- 5a
- Rollenbahn
- 5b
- Rollenbahn
- 5c
- Rollenbahn
- 5d
- Rollenbahn
- 6
- Felgenmagazin
- 7
- Spindel
- 8a
- Prüffelgenhälfte
- 8b
- Prüffelgenhälfte
- 8c
- Prüffelgenhälfte
- 8d
- Prüffelgenhälfte
- 9
- Lauftrommel
- 10
- Drei-Finger-Greifer
- 11
- Reifen
- 12
- Felgenwechselwerkzeug
- K
- Kreis
- r
- Aktionsradius von Roboter 1
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2816338 A1 [0003]
- WO 2015/086187 A1 [0004]
